ポインタ

ポインタについて、第十章だけではまだまだわかりにくいので、
補足として今度はイメージ図を用いて説明したいと思います。
（最初からイメージ図を使っていれば良かったのですが、図を描くのは大変なので
今まで使ってませんでした。。）

次のプログラムを見てください。

＜ポインタ＞

#include<stdio.h>

main()
{
    int a=10;
    int *b;
    b=&a;
    printf("a=%d\n",a);
    printf("&a=%d\n",&a);
    printf("b=%d\n",b);
    printf("&b=%d\n",&b);
    printf("*b=%d\n",*b);
}

順番にイメージ図で説明してゆきます。
まず、int a=10; で、パソコン内部に a という箱をつくり整数 10 を入れています。

次に、int *b; で、パソコン内部に b というアドレス専用の箱を作っています。

ここで、箱 a のあるアドレスが１００番地だったと仮定します。
（このアドレスは勝手に決められるものです。
　ここでは説明のため１００番地だったと仮定します。）

すると、b=&a; で a のアドレスがアドレス専用の箱 b に入れられます。
（& がわからない人はこちら）

ここで、箱 b のあるアドレスが２００番地だったと仮定します。
（もちろんこのアドレスも勝手に決められるものです。
　ここでは、２００番地だったと仮定します。）

つまり、現在の箱 a と、アドレス専用の箱 b の状態は次のようになっています。

　　　

見てのとおり、箱 a はアドレス１００番地にあって、整数１０を持っています。
アドレス専用の箱 b は、アドレス２００番地にあって、箱 a のアドレスである１００を
持っています。

この状態で、printf 関数によりそれぞれの値を画面に表示させることになります。

printf("a=%d\n",a);
　　　　a の箱にある値を表示するので、a=10 です。
printf("&a=%d\n",&a);
　　　　a の箱のあるアドレスを表示するので、&a=100 です。
printf("b=%d\n",b);
　　　　b の箱にある値を表示するので、b=100 です。
printf("&b=%d\n",&b);
　　　　b の箱のあるアドレスを表示するので、&b=200 です。
printf("*b=%d\n",*b);
　　　　b の箱にある値(つまり100)をアドレスとして、
　　　　そのアドレスにある箱(つまり a)の持つ値を
　　　　表示するので、*b=10 となります。

第十章　ポインタで*b についての説明が抜けていました。。（すいません。。）
また、言葉だけでは少しわかりにくいと思うので下の図を見てください。

ちなみに、第十章　ポインタでも述べましたが、
*b がポインタ変数ではなくて、b がポインタ変数です。

double 型のポインタである double * についても考え方は同じです。
（int * が double * になるだけです。）
また、一文字を扱うときの char *　についても同じです。
しかし、文字列は次のポインタ配列と同じになります。

ポインタ配列

第十一章　ポインタ配列についてもイメージ図を用いて説明したいと思います。

次のプログラムを見てください。

＜ポインタ配列＞

#include<stdio.h>
main()
{
    int i;
    int a[5]={10,11,12,13,14};
    int *p;
    p=&a;
    for(i=0;i<5;i++)
    {
        printf("%d %d %d\n",a[i],p[i],*(p+i));
    }
}

＜実行結果＞

10 10 10
11 11 11
12 12 12
13 13 13
14 14 14

では、順番に見ていきましょう。
まず、int a[5]={10,11,12,13,14}; で
a という名前で、５個の int 型データの入る配列を作って、
10，11，12，13，14，15 の int 型データで初期化しています。

int *p; で、int 型データのアドレス専用の箱を作っています。

p=&a; で、アドレス専用の箱 p に、配列 a の先頭アドレスを入れています。
第十一章の最後にも述べたのですが、配列の名前、
つまり配列の [ ] をはずした a は、配列の先頭である a[0] を表します。

ここで、配列のアドレスは図のようなアドレスだったと仮定します。
４つ刻みになっているのは、int 型データが４つのアドレスを必要とするからです。
ちなみに、２つの場合もあります。（ここでは４つで考えます。）

さて、このように a[0] のアドレスだけを持つポインタ p を使って、
他の a[1] ，a[2] などの値を知るにはどうすればいいでしょうか？

答えは簡単です。
int 型の配列は、必ず４つ刻みのアドレスに入っています。
ということは、ポインタ p が持っているアドレスを４つ進ませた場所が
a[1] になります。
あとは、同じようにすべての配列の値を知ることができます。

しかし、p+4 としても a[1] のアドレスにはなりません。

実は、最初にポインタ変数を int *p; と宣言したときに、
コンピュータは、“p が持つアドレスは int 型データである”と知っているので、
わざわざ、“int 型データは４つ刻みだな”と考える必要はないのです。

ではどうすればいいのかと言うと、
a[1] のアドレスが知りたいならば、p+1 とすればいいのです。

つまり、int 型は４つとか考えず、
“a[0] の１つ後にある”という考え方でいいのです。

この考え方を図で表すと次のようになります。

p+1 ～ p+4 の箱が点線なのは、実際には作っていないからです。

配列のアドレスとポインタが持っている値を見比べてください。
それぞれ対応しているのがわかると思います。

ここで、注目してほしいのですが、
配列の [ ] の部分とポインタの足されている数を見比べてください。

例えば、[1] と +1 、[2] と +2 など、同じ数字になっています。
このことから、配列とポインタは密接な関係にあると言えるのです。

さらに、ポインタは配列のように書くこともできます。

このように、ポインタは配列と非常に密接な関係にあるのです。

文字列を扱うときに用いる char 型のポインタ char * は、
文字配列なので、こちらのポインタ配列と同じ考え方になります。